清華大學車輛與運載學院教授宋健：發展氫燃料電池產業應尊重市場規律

2020年是氫燃料電池產業發展的關鍵之年。

財政部、國家發改委等五個部門聯合發布《關于氫能燃料電池汽車示范應用推廣的通知》后，明確示范期間將采取“以獎代補”的形式對入圍示范的城市群按計劃完成情況給予獎勵。行業內期盼已久的政策落地，各地發展氫能產業的熱情進一步高漲。

面對如此現狀，清華大學車輛與運載學院教授宋健在接受《中國汽車報》記者專訪時表示，當前制氫、儲氫、運氫等方面都面臨著成本過高、“卡脖子”技術沒有解決等問題，發展氫燃料電池產業不能“大干快上”，務必遵守市場規律。

■電解水制氫不經濟　副產氫無法形成規模效應

發展氫燃料電池，首先需要考慮的就是氫氣如何制取。記者了解到，可以從煤炭、石油、天然氣等化石能源制取氫氣，可以采用電解水制取氫氣，還可以從可再生能源中制取氫氣。不過，不同的制氫方式涉及成本也不同。當前，關于氫氣的制取，行業內基本形成的主流觀點是：灰氫不可取，藍氫方可用，廢氫可回收，綠氫是方向。在這樣的大方向下，電解水制氫被認為是綠氫的主要來源。

氫能產業鏈包括制備、儲運、加注、應用四個環節。“氫氣的制備、儲存和運輸成本都很高，就連氫氣的加注成本都很高。”談及當下氫燃料電池產業發展的現狀，宋健告訴記者，“單單拿氫氣的制取來講，如何降低制氫成本就是當下市場面臨的一大難題。”

宋健表示，假如采用電解水制氫，只要電價降下來，就能使得制氫的成本降下來。不過，即使電解水制氫能夠得到綠氫，但從能量轉化的角度來說，損失很大。宋健給記者算了一筆經濟賬：不考慮存儲、運輸、加注等成本，單單制取一公斤的氫氣大約需要75kWh電，而這一公斤的氫氣用在燃料電池汽車上，只能夠發出15kWh電。其實，氫燃料電池汽車的驅動方式還是電機，氫只是用來反應發電的能源，最后與氧氣反應產生電能，驅動車輛行駛。很明顯，用電制取氫氣再發電非常不經濟。

宋健認為，氫燃料電池汽車產業發展不能“說干就干”，必須得有一定的技術基礎。電解水制氫的關鍵在于效率不高。如果電解水制氫的利用率能夠達到80%或90%就好了，但偏偏是20%的效率。電解水制氫降成本，核心要義在于找到高效電解水的方法。不過，當前電解水制氫的技術已經很成熟，提高效率怕是不容易。

其次，對氫氣的制取，行業內還有一種聲音：風電和光電很便宜，利用其制取氫氣，就會很劃算。宋健認為，有一種情況制取氫氣是可行的，那就是回收利用廢氫。現在，在煤化工、丙烷脫氫、乙烷裂解、焦爐煤氣和氯堿化工領域，有大量工業副產氫資源可供利用。把這些副產氫收集起來，進行提純，用在氫燃料電池汽車上才是比較劃算的。不過，副產氫總量很少，無法形成規模經濟。除此之外，還有行業人士表示，副產氫可以作為過渡性產品，但燃料電池對氫的純度要求極高，副產氫品質不好，會腐蝕車輛、加氫站甚至燃料電池。如果單純為了節約成本，這樣可能得不償失。

■氫氣儲運成本過高　制約產業發展

當前，氫氣的存儲方式包括低溫液態儲氫、高壓氣態儲氫、固態儲氫和有機液態儲氫等，運輸則可分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。據悉，我國當前氫氣儲運以氣態氫為主，一般用壓力為20MPa的長管拖車運輸氫氣到加氫站儲存，儲存壓力為45MPa。與液氫儲運相比，以氣態的方式來儲存和運輸氫氣成本較低。

宋健告訴記者，除了制氫以外，氫氣運輸和儲存的成本都比較高。具體來講，單位重量的氫氣是比能量僅次于核能的燃料，但是把氫氣壓縮之后，單位體積內含有的氫氣重量又是最低的。如果按照體積來算，1立方米石油能夠行駛的公里數，需要大約9倍左右體積的氫氣才能夠達到。此外，氫氣的密度很低，壓縮儲存之后，容易跑出來，很不安全。現在氫氣運輸還被列入危險品運輸行列。

整個氫能分布不均勻，有些地區氫的使用量少，有些地區氫的使用量高，要打破整個氫資源分配不均衡的問題，需要注重液氫運輸問題，根據覆蓋區域氫能結構來調整液氫的使用范圍。宋健提到，在副產氫工廠附近建設加氫站即可，這樣就能夠減少氫氣運輸。可能存在個別區域當地有副產氫，但氫燃料電池汽車在小范圍的應用難以形成規模效應。　　此前，有行業人士甚至直言，當下國內氫能產業的主要矛盾就在于氫源的儲運配送。分布式低成本制氫才能避開運輸與壓縮所產生的成本，即利用某種能量在原地制氫，而不是長途運輸;分布在各個加氫的地點制氫，而不是通過運輸網運氫。這種散點靈活的方式，可以使成本驟降。

對推廣燃料電池汽車來說，氫是關鍵。雖然當前氫氣的制取和儲存技術都趨近成熟，但距離商業化推廣仍然存在一定距離，其中最大的制約因素就是成本問題。因此，制儲氫技術如何形成規模效應之后降低成本成為關鍵因素。

■尊重市場　好好講科學

日前，國務院辦公廳正式發布了《新能源汽車產業發展規劃(2021～2035年)》。里面提到，到2025年，純電動乘用車新車平均電耗降至12千瓦時/百公里，新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右。其中更是提到，到2035年，純電動汽車成為新銷售車輛的主流。

“現在政府在不遺余力地鼓勵純電動汽車產業發展，確實取得了一些成就，當前，我國純電動汽車的應用率比國外高。”對于此前電動汽車產業的發展，宋健有著清醒的認知，“我國比那些剛剛發展純電動汽車產業的國家強。但不可否認的是，同特斯拉相比，國內企業依舊是落后的。”

發展氫燃料電池汽車產業，更需要注重此前的經驗教訓。今年11月15日，燃料電池汽車示范城市群申報截止。有消息稱，從9月16日財政部、工信部、科技部、國家發改委、國家能源局五個部門聯合發布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》)以來，已經約有20個城市群提交申報材料。與此同時，各地方及相關企業的積極性被極大地調動起來，“以獎代補”政策驅動力顯然已經開始釋放。

在諸多環節的高成本和技術難關面前，氫燃料電池汽車的發展前景顯得有些黯然失色。宋健認為，燃料電池汽車的整車成本高，燃料獲取的成本又高，后續如何發展還有待觀察。

除了氫氣的制儲運成本之外，氫燃料電池汽車的整車成本也不容忽視。多年來，豐田、本田和現代等汽車企業在全球范圍內不遺余力地推廣氫燃料電池汽車，但市場銷量并無起色，購車成本偏高無疑是制約市場規模擴大的重要原因。

與傳統內燃機或純電動汽車相比，燃料電池客車的整車采購成本高出兩倍以上。

氫燃料電池汽車的發展在技術上仍存在許多難點，氫運輸、車載儲氫和加氫站建設都面臨挑戰，雖然當前全方位商業化有困難，但在局部市場是可以實現商業化的。談及氫燃料電池汽車產業如何發展的問題，宋健提出：“政府不應該制定任何路線，應該完全由市場來主導。市場的選擇走就是對的。”此前，地方政府支持氫燃料電池產業發展，過于熱情，某些地區甚至出現了鬧劇。宋健更是強調：“產業發展必須遵循規律。尊重市場，好好講科學。”(趙瓊)